《电磁感应与电路》说课教案.doc

电磁感应与电路说课教案 【考纲解读】主题内容要求说明电路电流欧姆定律电阻定律电阻的串联、并联电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律电功率、焦耳定律电磁感应电磁感应现象磁通量法拉第电磁感应定律楞次定律自感、涡流【考查特点】从近几年的高考来看，在考查本专题的概念和规律的理解时多以选择题和实验的形式为主：着重考查电流的定义、欧姆定律的应用、对串并联电路（如：08年重庆T15 宁夏T15、09年广东T10）、以及电路的动态分析（如：08年广东T7、11年北京T17、海南T2、上海T5）、感应电动势（电流）的产生条件、大小、方向（如：10年全国1的T17、新课标T21、北京T19、11年江苏T2、广东T15等），交变电流的产生、四值（瞬时值、最大值、有效值、平均值）， 理想变压器电路中原副线圈的电压、电流、功率关系等；而在考查规律的综合应用时则以分值高的计算题的形式出现，着重考查电磁感应与电路、磁感应与动力学、磁感应与能量、磁感应与图像问题的综合，这类题目综合性大，难度大，对考生具有较高的区分度，能力要求很高。【高考预测】因为历年高考对本专题考点的考查覆盖面大，几乎考查到了每个知识点。特别近几年来高考对本考点内容考查命题频率极高的是感应电流的产生条件、方向判定、导体切割磁感线产生的感应电动势的计算和电路的动态分析以及含容（电感）电路等，并且要求较高，几乎是年年考；象电磁感应现象与磁场、电磁感应与电路和力学、电磁感应与电学、电磁感应与能量及电磁感应与动量等知识相联系的综合题和图像问题在近几年高考中也时有出现；这部分知识试题题型全面，选择题、实验题、计算题都可能考，尤其是难度大、涉及知识点多、综合能力强的题。所以，我们复习时要重点注意，电路的动态分析、电磁感应与图像、电磁感应与动力学、电磁感应中的能量问题。【学生现状】通过第一轮复习，学生大都掌握了本单元中电压、电流、电阻、电功、电功率、电热的基本概念；基本掌握了法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路中的电流、路端电压以及闭合电路中能量转的化规律及其一般应用。学生大都掌握了解决恒定电流问题的基本方法（如：递推法、图像法、图解法、等效法、赋值法、极值法等）和解决电磁感应问题的常用方法。但在知识的掌握方面，总是感觉比较零散；在方法的应用方面，感到生疏；对于综合的问题的处理能力较差。【复习策略】在复习电磁感应与电路分析时，要抓住两个核心：核心之一： 是电磁感应部分的法拉第电磁感应定律和楞次定律：一个是揭示感应电动势的大小所遵循的规律；一个是揭示感应电动势方向所遵循的规律。法拉第电磁感应定律E=n/t 表明：磁通量的变化率越大，感应电动势越大；磁通量的变化率越大，通过外力克服安培力做功将其他能转化为电能的本领也越大。楞次定律也可用推论表述为：感应电流的磁场（即感应电流的效果）总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化（感应电流的原因）。从楞次定律的内容可以判断出：要想获得感应电流就必须克服感应电流的阻碍，需要外界做功，需要消耗其他形式的能量在第二轮复习时如果能站在能量的角度对这两个定律进行再认识，就能够对这两个定律从更加整体、更加 深刻的角度把握 核心之二： 是电路部分的部分电路欧姆定律（包括六个常见物理量：电压、电流、电阻、 电功、电功率、电热；三条定律：部分电路欧姆定律、电阻定律和焦耳定律；以及串、并联 电路的特点等概念、规律）、闭合电路欧姆定律（电动势概念、闭合电路中的电流、路端电压以及闭合电路中能量的转化）和三种不同类别的电路（即恒定电流电路、变压器电路、远 距离输电电路）的比较：比较这些电路哪些是不变量，哪些是变化量，变化的量是如何受到 不变量的制约的；其能量是如何变化的。 在应用电磁感应规律与电路规律分析综合问题时，要先明确电源与外电路：一般发生磁通量变化的那部分回路或做切割磁感线运动的那部分导体充当电源，是内电路，这部分电路的电阻就是内阻；其他部分就充当产生用电器，是外电路，这部分电路的电阻就是外阻。再画出等效电路图，分清电路中各部分之间的串并联关系。 【时间安排】 本专题一共需3课时。第1课时：学生回忆复习本专题的基本概念，形成完整的知识网络；第2课时：这节课主要复习电路的动态变化、关于感应电流的图像、电磁感应与动力学、电磁感应和能量等内容；第3课时：解决学生在训练题中，对专题的内容加深巩固。【典型题例】例1.(海南第2题).如图，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合，现将S断开，则A. 的读数变大，的读数变小B. 的读数变大，的读数变大C. 的读数变小，的读数变小D. 的读数变小，的读数变大【解析】：S开，相当于电阻变大，总电流减小，故端电压增大，的读数变大，把R1归为内阻，则R3中的电压也增大，R3中的电流也增大，R3中的电压也增大。答案选B【解法总结】：分析直流电路的动态变化的基本思路是： “局部整体局部” 即：先分析电路结构的变化导致：R部分变化R总变化I总变化 U路端变化 部分电路针对训练1.如图所示的电路中，R1、R2、R3是固定电阻，R4是光敏电阻，其阻值随光照的强度增强而减小当开关S闭合且没有光照射时，电容器C不带电当用强光照射R4且电路稳定时，则与无光照射时比较 ()A电容器C的上极板带正电B电容器C的下极板带正电C通过R4的电流变小，电源的路端电压增大D通过R4的电流变大，电源提供的总功率变小【解析】：无光照射时，C不带电，说明R1: R3R2:R4.当有光照射时，R4阻值减小，则R4分压减小，C上板电势低于下板电势，下板带正电由于R4减小，回路中总电流变大，通过R1、R2电流变小，通过R4的变大，P电源EI应变大B正确例2. 如图所示，为三个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向外、向里和向外，磁场宽度均为L，在磁场区域的左侧边界处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量为正，外力F向右为正则以下能反映线框的磁通量、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化规律的图象是 ()【解析】：线框在0L间运动时合磁通量向外，且均匀增大，在L1.5L间运动时，合磁通量向外且均匀减小，而在1.5L2L间运动时，合磁通量向里且均匀增大，A错；在时间内E2BLv，B错；外力F始终与F安方向相反，向右，C错；由PI2R，在时间内感应电流为0和时间内感应电流的两倍，D正确【解法总结】：对于电磁感应中的图象问题，分析的基本思路是划分几个不同的运动过程，然后应用楞次定律和电磁感应定律分段研究针对训练2.如图5所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B，磁场区域宽度均为a，一正三角形(中垂线长为a)导线框ABC从图示位置沿x轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下图中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是 ()【解析】：在0a距离内，有效切割长度l均匀增大，即lvttan 30vt，感应电流it，且最大值I0，电流方向为逆时针方向；在a2a距离内，线框处在两个磁场中，在两个磁场中有效切割长度相同，感应电流方向相同，且感应电流最大值为Imax2I0，方向为顺时针方向；2a3a距离内，感应电流为逆时针方向，且最大感应电流的值为I0，C正确例3. (2011浙江23)(16分)如图甲所示，在水平面上固定有长为L2 m、宽为d1 m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示在t0时刻，质量为m0.1 kg的导体棒以v01 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为0.1 /m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g10 m/s2 )(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况；(2)计算4 s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4 s内回路产生的焦耳热.【解析】：(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速直线运动，有mgma，v1v0at，xv0tat2 (3分)代入数据解得：t1 s，x0.5 m，导体棒没有进入磁场区域 (1分)导体棒在1 s末已停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x0.5 m (1分)(2)前2 s内磁通量不变，回路中的电动势和电流分别为E0，I0 (3分)后2 s回路产生的电动势为Eld0.1 V (3分)回路的总长度为5 m，因此回路的总电阻为R50.5 电流为I0.2 A (1分)根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向(3)前2 s内电流为零，后2 s内有恒定电流，则焦耳热为QI2Rt0.04 J【解法总结】：动力学问题针对训练3.如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行固定在倾角37的绝缘斜面上，两导轨间距L1 m，导轨的电阻可忽略M、P两点间接有阻值为R的电阻一根质量m1 kg、电阻r0.2 的均匀直金属杆ab放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好整套装置处于磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下自图示位置起，杆ab受到大小为F0.5v2(式中v为杆ab运动的速度，力F的单位为N)、方向平行导轨沿斜面向下的拉力作用，由静止开始运动，测得通过电阻R的电流随时间均匀增大。g取10 m/s2，sin 370.6.（1）试判断金属杆ab在匀强磁场中做何种运动，并请写出推理过程；（2）求电阻R的阻值；（3）求金属杆ab自静止开始下滑通过位移x1 m所需的时间t【解析】：(1)金属杆做匀加速运动(或金属杆做初速度为零的匀加速运动) (1分)通过R的电流I，因通过R的电流I随时间均匀增大，即杆的速度v随时间均匀增大，杆的加速度为恒量，故金属杆做匀加速运动 (2分)(2)对回路，根据闭合电路欧姆定律I (1分)对杆，根据牛顿第二定律有：Fmgsin BILma (2分)将F0.5v2代入得：2mgsin (0.5)vma，因a与v无关，所以a8 m/s2 (2分)0.50(1分) ，得R0.3 (1分)(3)由xat2(1分)得，所需时间t0.5 s (1分)例4.如图所示，两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为，导轨间距为l，所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上。如图所示，将甲、乙两阻值相同，质量均为m的相同金属杆放置在导轨上，甲金属杆处在磁场的上边界，甲、乙相距l。从静止释放两金属杆的同时，在金属杆甲上施加一个沿着导轨的外力，使甲金属杆在运动过程中始终沿导轨向下做匀加速直线运动，且加速度大小以，乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动。 （1）求每根金属杆的电阻R为多少? （2）若从开始释放到两杆到乙金属杆离开磁场，乙金属杆共产生热量Q，试求此过程中外力F对甲做的功。【解析】：（1）因为甲、乙加速度相同，所以，当乙进入磁场时，甲刚出磁场乙进入磁场时的速度根据平衡条件有 解得： （2）乙进入磁场前，甲、乙发出相同热量，设为，则有 又故外力F对甲做的功甲出磁场以后，外力F为零,乙在磁场中，甲、乙发出相同热量，设为，则有又 解得：【解法总结】：安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”,用框图表示如:电能 其他形式的能安培力做的功是电能与其他形式的能转化的量度.安培力做多少正功,就有多少电能转化为其他形式的能;安培力做多少负功,就有多少其他形式的能转化为电能.针对训练4.(2011年重庆23题).有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如题23